液体静力学

发布时间:2009-11-22 来源:扬子工具集团 浏览次数:4422

液体静力学
一、液体静压力(压强)的性质和单位
1、质量力  是作用于液体内部任何一个质点上的力,与质量成正比,由加速度引起,如重力、惯性力、离心力等。
单位质量力就是加速度,垂直方向的单位质量力就是重力加速度。
2、表面力  是作用在所研究液体的外表面上的力,与所受液体作用的表面积成正比。
单位面积上作用的表面力称为应力。
表面力有两种,法向表面力、切向表面力。
切向表面力与液体表面相切,流体粘性引起的内摩擦力即为切向表面力,静止液体没有切向表面力。
法向表面力总是指向液体表面的内法线方向作用,即压力。
单位面积上所受的法向力称为静压力。静压力在液压传动中简称压力,在物理学中称为压强。
3、压力定义
静止液体中某点处微小面积DA上作用有法向力DF
                 

若法向作用力F均匀地作用在面积DA上,则压力可表示为
                      

4、压力的单位
1) 国际制单位  Pa(帕)N/m2(我国法定计量单位)或兆帕(MPa),1MPa=106Pa。
2) 工程制单位  kgf/cm2,国外也有用bar(巴),1bar=105Pa。
3) 标准大气2压  1标准大气压=0.98×105Pa。
4) 液体柱高度  h=p/ρg,常用的有水柱、酒精柱、汞柱等。
5、液体静压力几个重要特性
1)液体静压力的作用方向始终指向作用面的内法线方向。液体只能受压。
2)静止液体中,任何一点所受到各个方向的液体静压力都相等。
在密封容器内,施加于静止液体上的压力将以等值传递到液体中所有各点,这就是帕斯卡原理,或静压传递原理。
二、液体压力的表示方法
为绝对压力
相对压力
真空度
它们的关系如图2-3所示

三、静压力方程及其物理本质
1、 静压力方程

如图2-4所示。在垂直方向上力平衡方程式为
       
上式化简后得
            
如上表面受到大气压力pa作用,则
          
静止液体在自重作用下任何一点的压力随着液体深度呈线性规律递增。
液体中压力相等的液面叫等压面,静止液体的等压面是一水平面。
当不计自重时,液体静压力处处相等。液体自重产生的压力与液体传递压力相比要小得多,在液压传动中常常忽略不计。

2、静压力方程的物理本质

在图2-5中盛有液体的容器放在基准面o-xy上,则静压力基本方程可写成
         
将上式整理后可得
=常数               

式中Z表示单位重量液体的位能,称为位置水头;p/ρg表示单位重力液体的压力能,称为压力水头。
静压力基本方程的物理本质是:静止液体内任何一点具有位能和压力能两种能量形式,且其总和在任意位置保持不变,但两种能量形式之间可以互相转换。

四、液体静压力对固体壁面的作用力
1、作用在平面上总力F等于压力p与承压面积A的乘积,即
                    
2、静压力在曲面某一方向上的总力F1等于压力p与曲面在该方向投影面积A1的乘积,即
                 
下面以液压缸缸筒为例加以说明。具体见图2-6

图2-6 静压力作用在液压缸内壁上的力


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